Tìm hiểu về các thành phần của máy tính luôn mang lại niềm vui và sự thích thú cho người mê công nghệ. Ví dụ như máy tính gồm những linh kiện nào, chúng đóng vai trò gì… Tuy nhiên lại ít ai để ý rằng mỗi một linh kiện máy tính lại được tạo ra từ những thành phần nhỏ khác nhau, và việc “mổ xẻ” chúng cũng không kém phần thú vị. Trong bài viết này, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về các thành phần cấu tạo cơ bản của một CPU nhé.
CPU có thể to, có thể nhỏ, có thể có chân hoặc không chân nhưng chung quy thì nó vẫn sẽ bao gồm những thành phần cấu tạo chính như sau.
Silicon die
Đây chính là phần quan trọng và phức tạp nhất của CPU, quyết định mọi tính năng, công nghệ và khả năng tính toán của CPU đó. Về cơ bản thì nó chính là CPU, những thứ còn lại chỉ là “phụ kiện đi kèm” mà thôi. Die là một khối vật liệu bán dẫn có thành phần chính là Silic. Die chứa vô số bóng bán dẫn, được kết nối bởi những mạng lưới cực kỳ tinh vi để hình thành các thành phần của một CPU, ví dụ:
- Core (nhân): Đây là thứ quyết định phần lớn sức mạnh của một CPU, nơi thực hiện các phép tính, giải quyết các luồng xử lý.
- Cache (bộ nhớ đệm): RAM rất nhanh nhưng nó độc của nó vẫn là quá chậm so với tốc độ xử lý của các nhân CPU. Dữ liệu từ RAM phải được lưu trong bộ nhớ đệm (nhanh hơn RAM rất nhiều lần) để có thể phối hợp hiệu quả nhất với các nhân CPU.
- iGPU (nhân đồ họa tích hợp): Không phải CPU nào cũng có nhân đồ họa tích hợp. Nó được trang bị cho CPU để CPU có thể tự xuất hình mà không cần thông qua GPU.
- Ngoài ta chúng ta còn rất nhiều bộ phận khác nữa, tuy nhiên không tiện nói đến trong bài viết này.
Theo truyền thống thì CPU cho người dùng phổ thông thường sẽ chỉ có 1 die duy nhất. Tuy nhiên thì gần đây AMD đã bày ra cái trò làm nhồi nhiều die vào một con CPU Ryzen 3000 để giảm giá thành sản phẩm và tăng mức p/p cho các CPU của mình. Thứ nhất là vì sản xuất nhiều nhân trên nhiều die sẽ dễ hơn làm làm một die có nhiều nhân. Thứ 2 là họ có thể chia CPU làm I/O Die và Compute Die. Trong đó thì I/O Die có thể được làm với nút tiến trình lớn hơn, cũ hơn và rẻ hơn.
IHS
IHS là viết tắt của “integrated heat spreader”, tạm dịch là “bộ tản nhiệt tích hợp”, còn được dân công nghệ Việt Nam gọi với cái tên trìu mến và dễ hiểu hơn là “cái nắp lưng CPU”. IHS được làm từ hợp kim, nó có 2 nhiệm vụ chính là bảo vệ die khỏi các tác nhân lý, hóa học bên ngoài môi trường và truyền nhiệt từ die ra mặt thu nhiệt của tản nhiệt. Sở dĩ CPU có thể được xem là một trong những thành phần trâu bò nhất của một dàn PC thì miếng IHS này cũng góp công không nhỏ.
IHS thường không tiếp xúc trực tiếp với die. Die sẽ được bôi một lớp keo tản nhiệt (gọi là TIM) trước rồi mới ốp IHS lên sau để tăng hiệu quả tiếp xúc. Cũng giống như cách mà chúng ta bôi keo tản nhiệt lên IHS trước khi ốp tản vào vậy. Gần đây, mà cụ thể là từ CPU Core i thế hệ 9 trở đi, Intel đã hàn hẳn một lớp kim loại giữa IHS và die luôn để tăng hiệu suất truyền nhiệt.
Một số Overclocker còn nạy cả miếng IHS ra, lau keo tản nhiệt stock để bôi liquid metal vào cho mát, hoặc thậm chí họ có thể để die trần rồi áp tản nhiệt lên luôn.
Substrate
Die là thành phần quan trọng nhất, quyết định sức mạnh của CPU, nhưng chúng ta không thể ốp miếng die này trực tiếp vào mainboard được. Thế nên người ta đã làm ra một cái bảng mạnh nho nhỏ và chắc chắn để ốp miếng die lên, đóng vai trò là cầu nối giữa die và mainboard, và gọi nó là “substrate”. CPU tương thích với chuẩn socket nào, có chân, không chân hay cần được hàn chết đều do substrate quyết định. Ngoài ra nó còn giúp IHS bảo vệ miếng silicon die quý giá nữa.
Sở dĩ AMD có hỗ trợ lâu dài một chuẩn socket AM4 như vậy là nhờ substrate được tối ưu hóa để nhiều thế hệ CPU khác nhau với những cải tiến mới có thể sử dụng chung một chuẩn socket duy nhất. Intel thì vẫn thường xuyên thay chuẩn socket đều đặn sau mỗi 2 thế hệ. Cái này thì không thể trách Intel dở được, đó là chuyện bình thường, chẳng qua là tại vì sáng kiến của AMD có lợi cho người dùng hơn nên thường bị đem ra so sánh thôi.
Và đó chỉ là cơ bản mà thôi
Một CPU có thể chia ra 3 thành phần chính là IHS, Silicon Die và Substrate. Con CPU mà bạn có thể cầm trong tay không chỉ đơn thuần là một linh kiện máy tính mà đằng sau đó là vô số thành tựu khoa học kỹ thuật và công nghệ bán dẫn. Ngoại trừ miếng IHS không có quá nhiều chuyện để nói ra thì silicon die và substrate là những thứ luôn được cải tiến không ngừng, ẩn chứa vô số điều thú vị.
Hy vọng bài viết này có thể khơi gợi một chút hứng thú để bạn có thể tiếp tục tìm hiểu thêm về CPU nói chung và các linh kiện PC nói riêng.
